Questões teóricas
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🧲 Física · 10.º ano · Atividades Laboratoriais
AL 3.3 │ Balanço energético num sistema termodinâmico: entalpia de fusão do gelo
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📝 10 exercícios
Os exercícios essenciais do tema, no estilo dos exames nacionais e dos testes intermédios, com o grau de dificuldade de cada um. Clica numa opção para ver logo se acertaste e abre a Resolução para perceberes o raciocínio completo.
📘 Resumo da matéria
Antes de começares, revê Atividade laboratorial AL 3.3 – laboratório virtual.
1Fácil Quando o gelo a 0 °C funde, absorve energia e…
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- 📐 Fórmulasfusão a temperatura constante
- (A) aumenta de imediatoFalsa. a energia absorvida serve para fundir, não para aquecer, enquanto houver gelo.
- (B) mantém-se a 0 °CVerdadeira. durante a fusão a energia é usada a romper a estrutura do sólido: θ = 0 °C.
- (C) diminuiFalsa. absorver energia não faz a temperatura descer.
- (D) liberta energiaFalsa. a fusão é um processo endotérmico: absorve energia.
2Fácil A variação de energia interna ΔU de uma massa de água que arrefece é…
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- 📐 Fórmulasarrefece ⇒ cede energia
- (A) positivaFalsa. seria positiva se a água recebesse energia (aquecesse).
- (B) negativaVerdadeira. a água cede energia: ΔU < 0.
- (C) nulaFalsa. só seria nula se a temperatura não variasse.
- (D) indefinidaFalsa. está perfeitamente definida: m c Δθ < 0.
3Fácil A temperatura final da mistura de água quente com água fria (sistema isolado) é…
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- 📐 Fórmulasθ2 < θf < θ1
- (A) superior à quenteFalsa. a água quente cede energia e arrefece: não fica mais quente.
- (B) inferior à friaFalsa. a água fria recebe energia e aquece: não fica mais fria.
- (C) intermédiaVerdadeira. a quente arrefece e a fria aquece até ao equilíbrio, entre as duas temperaturas.
- (D) igual à quenteFalsa. só seria igual se a massa de água fria fosse desprezável.
4Médio Escreve o balanço energético de um sistema isolado em que um bloco de gelo (massa mg, a 0 °C) é colocado em água quente (m1, θ1), até todo o gelo fundir, ficando tudo a θf.
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- 📐 FórmulasΣ ΔU = 0
- CedeÁgua quente: ΔU1 = m1 c (θf − θ1) < 0.
- RecebeGelo: fusão mg ΔHfus + aquecimento da água do gelo mg c (θf − 0) > 0.
- Balançom1 c (θf − θ1) + mg ΔHfus + mg c θf = 0.
5Médio Num sistema isolado, a soma das variações de energia interna dos corpos que trocam energia é…
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- 📐 FórmulasLei da Conservação da Energia
- (A) positivaFalsa. isso criaria energia.
- (B) negativaFalsa. isso destruiria energia.
- (C) nulaVerdadeira. o que um corpo cede, o outro recebe: Σ ΔU = 0.
- (D) massa totalFalsa. a soma de variações de energia não é uma massa.
6Médio Misturam-se 300 g de água a 70 °C com 200 g de água a 20 °C num sistema isolado. Prevê a temperatura final.
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- 📐 Fórmulasθf = m1 θ1 + m2 θ2m1 + m2
- Respostaθf = 0,300 × 70 + 0,200 × 200,300 + 0,200 = 250,500 = 50 °C.
7Médio O gelo adicionado à água deve estar fundente e seco à superfície porque…
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- 📐 Fórmulassó o gelo absorve ΔHfus
- (A) evita água à superfícieVerdadeira. a água que acompanha o gelo não absorve energia de fusão, mas conta na massa pesada: falsearia ΔHfus.
- (B) funde mais depressaFalsa. a rapidez da fusão não é o que se pretende.
- (C) água mais friaFalsa. a água à superfície estaria a 0 °C, não mais fria; o problema é a massa.
- (D) sem razãoFalsa. há uma razão concreta: o balanço energético.
8Médio Para arrefecer a água de um copo, é mais eficaz juntar 50 g de gelo a 0 °C ou 50 g de água a 0 °C? Justifica.
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- 📐 FórmulasQgelo = m ΔHfus + m c (θf − 0) · Qágua = m c (θf − 0)
- Energia absorvidaCom água a 0 °C só se absorve m c θf. Com gelo absorve-se, além disso, a energia de fusão m ΔHfus (≈ 16700 J para 50 g).
- ConclusãoO gelo é mais eficaz: retira mais energia à água do copo.
9Difícil O valor experimental da entalpia de fusão sai menor do que o tabelado. Indica duas causas possíveis.
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- Causa 1O calorímetro (e o termómetro) também cedem energia ao gelo, mas essa energia não foi contabilizada.
- Causa 2A água à superfície do gelo (massa de gelo sobrestimada) e as perdas para o ambiente também levam a um valor menor.
10Difícil Indica a unidade SI da entalpia (mássica) de fusão e o valor tabelado para o gelo.
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- UnidadeA entalpia mássica de fusão mede a energia por unidade de massa: J kg⁻¹ (usa-se kJ/kg).
- Valor tabeladoPara o gelo: ΔHfus ≈ 3,34×10⁵ J kg⁻¹ = 334 kJ/kg.
➡️ A seguir
Continua com as questões laboratoriais e as práticas.
